JPH0735730B2 - 圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックローターとその製造方法 - Google Patents
圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックローターとその製造方法Info
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- JPH0735730B2 JPH0735730B2 JP62078229A JP7822987A JPH0735730B2 JP H0735730 B2 JPH0735730 B2 JP H0735730B2 JP 62078229 A JP62078229 A JP 62078229A JP 7822987 A JP7822987 A JP 7822987A JP H0735730 B2 JPH0735730 B2 JP H0735730B2
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- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F13/00—Pressure exchangers
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
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- B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
- B28B3/26—Extrusion dies
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- Y10T428/24744—Longitudinal or transverse tubular cavity or cell
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はセラミックハニカム構造体からなる圧力波式過
給機用排気ガス駆動セラミックローターとその製造方法
に関する。
給機用排気ガス駆動セラミックローターとその製造方法
に関する。
さらに詳しくは、時に自動車用圧力波式過給機に用いる
に適した排気ガス駆動のセラミックローターおよびその
製造方法に関する。
に適した排気ガス駆動のセラミックローターおよびその
製造方法に関する。
以下、セラミックハニカム構造体とは、隔壁により区分
された複数の貫通孔を有するセラミック構造体を言う。
された複数の貫通孔を有するセラミック構造体を言う。
［従来の技術］ 従来、自動車等の内燃機関に用いられる圧力波式過給機
用ローターは金属製の圧力波式過給機用ローターが殆ど
を占めており、鉄−コバルト−ニッケル合金材料を用
い、ロストワックス法により精密鋳造法で製造されてき
た。
用ローターは金属製の圧力波式過給機用ローターが殆ど
を占めており、鉄−コバルト−ニッケル合金材料を用
い、ロストワックス法により精密鋳造法で製造されてき
た。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、この圧力波式過給機用ローターは、軽量
性、低熱膨張性、耐熱性、高強度特性、低コスト等の特
性が要求されており、これらの全ての特性を満たすこと
は金属材料を用いた場合困難であり、新しい材料を用い
た新たな製造方法が求められていた。
性、低熱膨張性、耐熱性、高強度特性、低コスト等の特
性が要求されており、これらの全ての特性を満たすこと
は金属材料を用いた場合困難であり、新しい材料を用い
た新たな製造方法が求められていた。
ところで、金属製の圧力波式過給機用ローターは金属材
料であるため、本質的に見掛密度が約8g/ccと大きく、
その結果、製造したローターは重量が大で、エンジンか
らの排気ガスのエネルギーで回転することができないた
め、回転し際しベルト駆動を必要とする欠点があった。
また、同じく金属材料故に、本質的に熱膨張係数が大き
く、その結果、過給機に組込まれたローターの両端軸方
向のローターとハウジングとのクリアランスを小さくす
ることが困難で、ガス漏れ損失により過給性能が低下す
る欠点があった。更に、金属製の圧力波式過給機用ロー
ターは、重量当りの強度が小さいため、セル壁厚を小さ
くすることが困難で、セルの配列を同芯２列に作ること
ができてもノイズの低減に有効な同芯３列以上に作るこ
とはさらに重量増となるため達成できない欠点があっ
た。
料であるため、本質的に見掛密度が約8g/ccと大きく、
その結果、製造したローターは重量が大で、エンジンか
らの排気ガスのエネルギーで回転することができないた
め、回転し際しベルト駆動を必要とする欠点があった。
また、同じく金属材料故に、本質的に熱膨張係数が大き
く、その結果、過給機に組込まれたローターの両端軸方
向のローターとハウジングとのクリアランスを小さくす
ることが困難で、ガス漏れ損失により過給性能が低下す
る欠点があった。更に、金属製の圧力波式過給機用ロー
ターは、重量当りの強度が小さいため、セル壁厚を小さ
くすることが困難で、セルの配列を同芯２列に作ること
ができてもノイズの低減に有効な同芯３列以上に作るこ
とはさらに重量増となるため達成できない欠点があっ
た。
さらには、金属製の圧力波式過給機用ローターは、金属
材料を用いているため、排ガス最高温度の上限に制約が
あり、その結果、エンジンの効率向上に有効な燃焼温度
に制限が必要である等の欠点があった。
材料を用いているため、排ガス最高温度の上限に制約が
あり、その結果、エンジンの効率向上に有効な燃焼温度
に制限が必要である等の欠点があった。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記従来の問題点を解決したもので、特定の
物性状態にコントロールしたセラミック坏土を用いるこ
とにより、軽量性、低膨張性、耐熱性、高強度特性を有
する、セラミックハニカム構造体からなる圧力波式過給
機用排気ガス駆動セラミックローターを提供するもので
ある。
物性状態にコントロールしたセラミック坏土を用いるこ
とにより、軽量性、低膨張性、耐熱性、高強度特性を有
する、セラミックハニカム構造体からなる圧力波式過給
機用排気ガス駆動セラミックローターを提供するもので
ある。
即ち、本発明によれば、平均粒子径１〜10μｍの窒化珪
素粉末原料または炭化珪素粉末原料を用いた窒化珪素材
料または炭化珪素材料からなるハニカム構造体であっ
て、該ハニカムの隔壁を構成する材料の見掛密度が2.9
〜4.0g/cm3、開気孔率が０〜3.0％、室温から800℃迄の
熱膨張係数が5.5×10-6/℃以下で、かつ四点曲げ強度が
30kg/mm2以上である圧力波式過給機用排気ガス駆動セラ
ミックローター、および、窒化珪素粉末原料または炭化
珪素粉末原料の平均粒子径を１〜10μｍにコントロール
した窒化珪素粉末原料または炭化珪素粉末原料からなる
坏土を、押出し成形金型の坏土供給孔を通じて複数の障
壁厚を有する成形溝に押圧供給してハニカム構造体を押
出し、乾燥後、該ハニカム構造体に不浸透性被膜を被覆
して1000kg/cm2以上の圧力で静水圧プレスを施し、次い
で仮焼、焼成後研削加工することにより、ハニカムの隔
壁を構成する材料の見掛密度が2.9〜4.0g/cm3、開気孔
率が０〜3.0％、室温から800℃迄の熱膨張係数が5.5×1
0-6/℃以下で、かつ四点曲げ強度を30kg/mm2以上とした
圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックローターの製
造方法、が提供される。
素粉末原料または炭化珪素粉末原料を用いた窒化珪素材
料または炭化珪素材料からなるハニカム構造体であっ
て、該ハニカムの隔壁を構成する材料の見掛密度が2.9
〜4.0g/cm3、開気孔率が０〜3.0％、室温から800℃迄の
熱膨張係数が5.5×10-6/℃以下で、かつ四点曲げ強度が
30kg/mm2以上である圧力波式過給機用排気ガス駆動セラ
ミックローター、および、窒化珪素粉末原料または炭化
珪素粉末原料の平均粒子径を１〜10μｍにコントロール
した窒化珪素粉末原料または炭化珪素粉末原料からなる
坏土を、押出し成形金型の坏土供給孔を通じて複数の障
壁厚を有する成形溝に押圧供給してハニカム構造体を押
出し、乾燥後、該ハニカム構造体に不浸透性被膜を被覆
して1000kg/cm2以上の圧力で静水圧プレスを施し、次い
で仮焼、焼成後研削加工することにより、ハニカムの隔
壁を構成する材料の見掛密度が2.9〜4.0g/cm3、開気孔
率が０〜3.0％、室温から800℃迄の熱膨張係数が5.5×1
0-6/℃以下で、かつ四点曲げ強度を30kg/mm2以上とした
圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックローターの製
造方法、が提供される。
本発明では、セラミック坏土の調製が重要である。すな
わち、セラミック原料の粒子径は１〜10μｍ、好ましく
は２〜７μｍであることが必要である。粒子径が１μｍ
より小さいと成形性が悪く、ハニカム構造体を押出成形
することが困難となったり、又成形体を乾燥する工程で
ハニカム構造体にクラックが貫入し易くなり、一方、10
μｍより大きくなると焼成後、所望の強度が得られな
い。
わち、セラミック原料の粒子径は１〜10μｍ、好ましく
は２〜７μｍであることが必要である。粒子径が１μｍ
より小さいと成形性が悪く、ハニカム構造体を押出成形
することが困難となったり、又成形体を乾燥する工程で
ハニカム構造体にクラックが貫入し易くなり、一方、10
μｍより大きくなると焼成後、所望の強度が得られな
い。
また、セラミック坏土はセラミック原料100重量部に対
し、バインダーを４〜10重量部、水を19〜25重量部配合
すること、好ましくは、バインダーを６〜８重量部、水
を20〜23重量部配合することが必要である。バインダー
が４重量部より少ないと、乾燥又は焼成工程でクラック
が貫入したり、一方バインダーが10重量部より多いと、
練土の粘性が大きくなりすぎて押出成形ができない。ま
た水が19重量部より少ないと、可塑不足となり坏土を作
ることが困難となったり、又押出成形工程でハニカム構
造体の隔壁に、微細な欠陥が発生し易くなり、乾燥時又
は焼成時に微細なクラックが成長してハニカム構造体に
大きなクラックが発生し、所望のローターが得られな
い。一方、水が25重量部より多いと、ハニカム構造体を
均一に成形できない。
し、バインダーを４〜10重量部、水を19〜25重量部配合
すること、好ましくは、バインダーを６〜８重量部、水
を20〜23重量部配合することが必要である。バインダー
が４重量部より少ないと、乾燥又は焼成工程でクラック
が貫入したり、一方バインダーが10重量部より多いと、
練土の粘性が大きくなりすぎて押出成形ができない。ま
た水が19重量部より少ないと、可塑不足となり坏土を作
ることが困難となったり、又押出成形工程でハニカム構
造体の隔壁に、微細な欠陥が発生し易くなり、乾燥時又
は焼成時に微細なクラックが成長してハニカム構造体に
大きなクラックが発生し、所望のローターが得られな
い。一方、水が25重量部より多いと、ハニカム構造体を
均一に成形できない。
尚、ここで粒子径は分散した試料にHe−Neレーザ光を照
射して得られる光の回折現像を解析することにより求め
ることができる。
射して得られる光の回折現像を解析することにより求め
ることができる。
更に、四点曲げ強度はJIS R1601に規定される試験法に
従い求めることができる。
従い求めることができる。
セラミック坏土の主原料としては、Si3N4粉末またはSiC
粉末が好ましい。更に、セラミック坏土のバインダーと
してはメチルセルロース及び／又はヒドロキシプロピル
メチルセルロースが好ましく、メチルセルロース及び／
又はヒドロキシプロピルメチルセルロースにアルギン酸
ソーダ、ポリビニールアルコール等の水溶性バインダー
を配合して用いてもよい。また、セラミック坏土を均質
に調製するために、ポリカルボン酸型高分子界面活性
剤、非イオン界面活性剤のような界面活性剤を適宜選択
し配合して用いることが好ましい。上記のセラミック坏
土は、圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックロータ
ーとして要求される軽量性、低熱膨張性、耐熱性、及び
高強度特性を得るのに適切なものである。
粉末が好ましい。更に、セラミック坏土のバインダーと
してはメチルセルロース及び／又はヒドロキシプロピル
メチルセルロースが好ましく、メチルセルロース及び／
又はヒドロキシプロピルメチルセルロースにアルギン酸
ソーダ、ポリビニールアルコール等の水溶性バインダー
を配合して用いてもよい。また、セラミック坏土を均質
に調製するために、ポリカルボン酸型高分子界面活性
剤、非イオン界面活性剤のような界面活性剤を適宜選択
し配合して用いることが好ましい。上記のセラミック坏
土は、圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックロータ
ーとして要求される軽量性、低熱膨張性、耐熱性、及び
高強度特性を得るのに適切なものである。
以上のように調製されたセラミック坏土を用いることに
より、その後続工程において、ハニカム構造体を押出し
成形し、次いで、乾燥、静水圧プレス、仮焼、焼成、更
に研削加工することで、本発明における特定の構造、物
性を有する圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックロ
ーターを製造することが可能となったのである。
より、その後続工程において、ハニカム構造体を押出し
成形し、次いで、乾燥、静水圧プレス、仮焼、焼成、更
に研削加工することで、本発明における特定の構造、物
性を有する圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックロ
ーターを製造することが可能となったのである。
本発明の圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックロー
ターは、セラミックハニカム構造体であって、ハニカム
の隔壁を構成する材料の見掛密度が2.9〜4.0g/cm3、好
ましくは2.9〜3.5g/cm3であることが必要である。ハニ
カムの隔壁を構成する材料の見掛密度が4.0g/cm3を超え
ると、製造したローターは重量が大となって、その結果
ローターの回転に多大のエネルギーが必要となり、排ガ
スの有するエネルギーでローターを回転させることが困
難となるほか、重量当りの強度が小さくなるため好まし
くない。
ターは、セラミックハニカム構造体であって、ハニカム
の隔壁を構成する材料の見掛密度が2.9〜4.0g/cm3、好
ましくは2.9〜3.5g/cm3であることが必要である。ハニ
カムの隔壁を構成する材料の見掛密度が4.0g/cm3を超え
ると、製造したローターは重量が大となって、その結果
ローターの回転に多大のエネルギーが必要となり、排ガ
スの有するエネルギーでローターを回転させることが困
難となるほか、重量当りの強度が小さくなるため好まし
くない。
また、ハニカムの隔壁を構成する材料の開気孔率は０〜
3.0％、好ましくは０〜1.0％であることが必要である。
材料の開気孔率が3.0％を超えると、常圧焼結の窒化珪
素や炭化珪素で製造したローターの耐酸化抵抗が著しく
小さくなり、材料は酸化により腐蝕され、変形したり、
クラック等の欠陥が発生するため好ましくない。
3.0％、好ましくは０〜1.0％であることが必要である。
材料の開気孔率が3.0％を超えると、常圧焼結の窒化珪
素や炭化珪素で製造したローターの耐酸化抵抗が著しく
小さくなり、材料は酸化により腐蝕され、変形したり、
クラック等の欠陥が発生するため好ましくない。
また、ハニカムの隔壁を構成する材料の室温から800℃
までの熱膨張係数は5.5×10-6/℃以下、好ましくは4.5
×10-6/以下であることが必要である。熱膨張係数が5.5
×10-6/℃を超えると、ローターの両端軸方向のロータ
ーとハウジングとのクリアランスが大きくなり、その結
果ガス漏れ損失等が大きくなるため好ましくない。
までの熱膨張係数は5.5×10-6/℃以下、好ましくは4.5
×10-6/以下であることが必要である。熱膨張係数が5.5
×10-6/℃を超えると、ローターの両端軸方向のロータ
ーとハウジングとのクリアランスが大きくなり、その結
果ガス漏れ損失等が大きくなるため好ましくない。
さらに、ハニカムの隔壁を構成する材料の四点曲げ強度
が30kg/mm2以上、好ましくは35kg/mm2以上であることが
重要である。
が30kg/mm2以上、好ましくは35kg/mm2以上であることが
重要である。
四点曲げ強度が30kg/mm2より小さいと、圧力波式過給機
用ローターとして必要な強度を備えていないことにな
る。
用ローターとして必要な強度を備えていないことにな
る。
次に、本発明の圧力波式過給機用セラミックローターの
製造方法を第１図〜第６図に従って説明する。
製造方法を第１図〜第６図に従って説明する。
上述したように、特定の物性にコントロールされたセラ
ミック坏土は第５図に示す押出成形機のシリンダー４内
に挿入された後、成形金型１の坏土供給孔３に押圧供給
される。ここで水力直径の小さな供給孔3a,3eのセラミ
ック坏土は、水力直径の大きな供給孔3b,3c,3dのそれよ
り供給孔の内面壁より大きな抵抗を受けるためセラミッ
ク坏土の流動速度が小さくなる。一方、成形溝２におい
ては、抵抗溝幅の大きな成形溝2a,2eにおけるセラミッ
ク坏土の成形速度は成形溝幅の小さな成形溝2b,2c,2dに
おけるセラミック坏土の成形速度より大きくなる。即
ち、金型１前面におけるセラミック坏土の押出し成形速
度は、供給孔３及び成形溝２の寸法により相補制御され
隔壁の厚い部分および薄い部分とも同一押出し速度で成
形されるので、第２図に示す如きハニカム構造体６が得
られる。
ミック坏土は第５図に示す押出成形機のシリンダー４内
に挿入された後、成形金型１の坏土供給孔３に押圧供給
される。ここで水力直径の小さな供給孔3a,3eのセラミ
ック坏土は、水力直径の大きな供給孔3b,3c,3dのそれよ
り供給孔の内面壁より大きな抵抗を受けるためセラミッ
ク坏土の流動速度が小さくなる。一方、成形溝２におい
ては、抵抗溝幅の大きな成形溝2a,2eにおけるセラミッ
ク坏土の成形速度は成形溝幅の小さな成形溝2b,2c,2dに
おけるセラミック坏土の成形速度より大きくなる。即
ち、金型１前面におけるセラミック坏土の押出し成形速
度は、供給孔３及び成形溝２の寸法により相補制御され
隔壁の厚い部分および薄い部分とも同一押出し速度で成
形されるので、第２図に示す如きハニカム構造体６が得
られる。
また同様な方法により、第６図に示す如き同芯３列であ
るセラミックハニカム構造体６、さらに同芯３列以上で
あるセラミックハニカム構造体も得ることができる。
るセラミックハニカム構造体６、さらに同芯３列以上で
あるセラミックハニカム構造体も得ることができる。
なお、第１図、第２図及び第６図において、貫通孔９は
同芯上に配列されている。
同芯上に配列されている。
次いで、得られたハニカム構造体６を誘電乾燥や熱風等
により加熱乾燥した後、ハニカム構造体６にラテックス
等の不浸透性被膜を被覆して1000kg/cm2以上の圧力で静
水圧プレスを施し、次いで例えば温度約600℃、不活性
ガス雰囲気中で仮焼してバインダーを除去し、次に例え
ば常圧焼結の窒化珪素では窒素雰囲気下において1700〜
1800℃で１〜４時間焼成する。また、常圧焼結の炭化珪
素では、Arガス雰囲気下において1950〜2200℃で１〜２
時間焼成する。そして焼成後、該構造体を研削加工する
ことにより、本発明の圧力波式過給機用セラミックロー
ター７を得ることができる。
により加熱乾燥した後、ハニカム構造体６にラテックス
等の不浸透性被膜を被覆して1000kg/cm2以上の圧力で静
水圧プレスを施し、次いで例えば温度約600℃、不活性
ガス雰囲気中で仮焼してバインダーを除去し、次に例え
ば常圧焼結の窒化珪素では窒素雰囲気下において1700〜
1800℃で１〜４時間焼成する。また、常圧焼結の炭化珪
素では、Arガス雰囲気下において1950〜2200℃で１〜２
時間焼成する。そして焼成後、該構造体を研削加工する
ことにより、本発明の圧力波式過給機用セラミックロー
ター７を得ることができる。
尚、上記のハニカム構造体６の乾燥工程後に、該ハニカ
ム構造体６にラテックス等の不浸透性被膜を被覆した後
1000kg/cm2以上の圧力で静水圧プレスを施すことは、ハ
ニカム構造体に強度を付与し、好ましいことである。
ム構造体６にラテックス等の不浸透性被膜を被覆した後
1000kg/cm2以上の圧力で静水圧プレスを施すことは、ハ
ニカム構造体に強度を付与し、好ましいことである。
［実施例］ 以下、本発明を実施例に基き更に詳細に説明する。
（実施例１） 粒子径0.5μｍの窒化珪素粉末90重量部に焼結助剤とし
て酸化マグネシウム粉末４重量部、酸化セリウム粉末５
重量部、炭酸ストロンチウム粉末1.0重量部を配合した
セラミック原料粉末100重量部に、成形助剤として主と
してメチルセルロースからなるバインダー６重量部、水
23重量部、ポリカルボン酸型高分子界面活性剤１重量部
を混練し、更に真空土練を行ない練土中の空気を除去
し、押出成形用セラミック坏土を調製した。セラミック
坏土は押出成形機のシリンダー４内に挿入された後、圧
力100kg/cm2で所定の成形用口金１により成形された。
次いで、得られたハニカム構造体６を誘電乾燥により30
％の水分を飛散させた後、70℃の熱風により全水分を飛
散除去せしめた。目視検査をした結果、第２図に示す所
望の形状が形成され、且つクラック等の欠陥は無いこと
が判った。
て酸化マグネシウム粉末４重量部、酸化セリウム粉末５
重量部、炭酸ストロンチウム粉末1.0重量部を配合した
セラミック原料粉末100重量部に、成形助剤として主と
してメチルセルロースからなるバインダー６重量部、水
23重量部、ポリカルボン酸型高分子界面活性剤１重量部
を混練し、更に真空土練を行ない練土中の空気を除去
し、押出成形用セラミック坏土を調製した。セラミック
坏土は押出成形機のシリンダー４内に挿入された後、圧
力100kg/cm2で所定の成形用口金１により成形された。
次いで、得られたハニカム構造体６を誘電乾燥により30
％の水分を飛散させた後、70℃の熱風により全水分を飛
散除去せしめた。目視検査をした結果、第２図に示す所
望の形状が形成され、且つクラック等の欠陥は無いこと
が判った。
次いで、窒素ガス雰囲気中600℃で仮焼し、バインダー
を除去した後、窒素ガス雰囲気中、1700℃で２時間焼成
した。焼成後、該構造体を研削加工することにより、内
径35mm、外径105mm、長さ105mmで見掛密度3.20g/cm3の
本発明の圧力波式過給機用セラミックローター７を得
た。目視検査をした結果、クラック等の欠陥は無かっ
た。
を除去した後、窒素ガス雰囲気中、1700℃で２時間焼成
した。焼成後、該構造体を研削加工することにより、内
径35mm、外径105mm、長さ105mmで見掛密度3.20g/cm3の
本発明の圧力波式過給機用セラミックローター７を得
た。目視検査をした結果、クラック等の欠陥は無かっ
た。
次に該ローターのハブ部８より3mm×4mm×40mmの試験片
を切り出し、材料特性を評価した結果、室温四点曲げ強
度45kg/mm2、800℃四点曲げ強度40kg/mm2、室温から800
℃まえの熱膨張係数3.7×10-6/℃、開気孔率0.1％なる
特性を得た。このセラミックローターと同一ロットのセ
ラミックローターを空気中800℃で1000時間加熱し、酸
化抵抗を調べたところ、やや変色はしたが変形やクラッ
ク等の発生はなく良好であった。
を切り出し、材料特性を評価した結果、室温四点曲げ強
度45kg/mm2、800℃四点曲げ強度40kg/mm2、室温から800
℃まえの熱膨張係数3.7×10-6/℃、開気孔率0.1％なる
特性を得た。このセラミックローターと同一ロットのセ
ラミックローターを空気中800℃で1000時間加熱し、酸
化抵抗を調べたところ、やや変色はしたが変形やクラッ
ク等の発生はなく良好であった。
次に同一ロットのセラミックローターを圧力波式過給機
に組込み、その回転性能を試験した結果、ベルト駆動を
必要とせずに排ガスのエネルギーで回転することが判
り、金属製のローターより優れた性能であった。
に組込み、その回転性能を試験した結果、ベルト駆動を
必要とせずに排ガスのエネルギーで回転することが判
り、金属製のローターより優れた性能であった。
（実施例２〜５、比較例１〜３） 実施例１と同様な方法により第１表に示すセラミック坏
土を調製した後、成形金型１を用いハニカム構造体６を
押出成形し、次いで乾燥した。乾燥したハニカム構造体
を目視検査により、第２図に示すような所望の形状が形
成されたか否か、クラックの発生の有無を調べた。この
目視検査に合格したのは、実施例１と同様な方法でバイ
ンダーを飛散除去させた後、第１表に示す条件で焼成
し、更に研削加工することにより内径35mm、外径105m
m、長さ102mmの圧力波式過給機用セラミックローターを
得た。研削加工したセラミックローターを目視検査によ
りクラックの発生の有無を調べ、目視検査に合格したロ
ーターのハブ部８より3mm×4mm×40mmの試験片を切り出
し材料特性を測定した結果、本発明のもの（実施例２〜
５）は所望の特性を満たしており、セラミックローター
として使用できたが、一方、本発明以外のもの（比較例
１）は強度が低くローターとして使用できなかった。
土を調製した後、成形金型１を用いハニカム構造体６を
押出成形し、次いで乾燥した。乾燥したハニカム構造体
を目視検査により、第２図に示すような所望の形状が形
成されたか否か、クラックの発生の有無を調べた。この
目視検査に合格したのは、実施例１と同様な方法でバイ
ンダーを飛散除去させた後、第１表に示す条件で焼成
し、更に研削加工することにより内径35mm、外径105m
m、長さ102mmの圧力波式過給機用セラミックローターを
得た。研削加工したセラミックローターを目視検査によ
りクラックの発生の有無を調べ、目視検査に合格したロ
ーターのハブ部８より3mm×4mm×40mmの試験片を切り出
し材料特性を測定した結果、本発明のもの（実施例２〜
５）は所望の特性を満たしており、セラミックローター
として使用できたが、一方、本発明以外のもの（比較例
１）は強度が低くローターとして使用できなかった。
また、目視検査に合格したローターと同一ロットのロー
ターを空気中800℃で酸化耐久試験を行なった結果、本
発明以外のもの（比較例１）は酸化による腐蝕が認めら
れた。
ターを空気中800℃で酸化耐久試験を行なった結果、本
発明以外のもの（比較例１）は酸化による腐蝕が認めら
れた。
本発明により得たセラミックローターと同一ロットのセ
ラミックローターを圧力波式過給機に組込み、性能を試
験した結果、全てベルト駆動を必要とせずに排ガスのエ
ネルギーで回転することが判り、金属製のローターより
優れた性能であった。
ラミックローターを圧力波式過給機に組込み、性能を試
験した結果、全てベルト駆動を必要とせずに排ガスのエ
ネルギーで回転することが判り、金属製のローターより
優れた性能であった。
（実施例６〜７） 実施例１と同様な方法により第２表に示すセラミック坏
土を調製した後、成形金型１を用いハニカム構造体６を
押出成形し、次いで乾燥した。乾燥したハニカム構造体
を目視検査により、第２図に示すような所望の形状が形
成されたか否か、クラックの発生の有無を調べた。この
目視検査に合格したものは、ラテックス溶液に浸漬し不
浸透性被膜を被覆した後1200kg/cm2の圧力で静水圧プレ
スを施した。次に、実施例１と同様な方法でバインダー
を飛散除去させた後、第２表に示す条件で焼成し、更に
研削加工する事により内径35mm、外径105mm、長さ102mm
の圧力波式過給機用セラミックローターを得た。研削加
工したセラミックローターを目視観察によりクラックの
発生の有無を調べたところ、静水圧プレスを施していな
いセラミックローターよりクラックの発生率が低い事が
わかった。目視検査に合格したローターのハブ部８より
3mm×4mm×40mmの試験片を切り出し材料特性を測定した
結果、第２表に示すように、静水圧プレスを施していな
いセラミックローターよりも開気孔率、見掛密度、四点
曲げ強度の特性が優れている事がわかった。
土を調製した後、成形金型１を用いハニカム構造体６を
押出成形し、次いで乾燥した。乾燥したハニカム構造体
を目視検査により、第２図に示すような所望の形状が形
成されたか否か、クラックの発生の有無を調べた。この
目視検査に合格したものは、ラテックス溶液に浸漬し不
浸透性被膜を被覆した後1200kg/cm2の圧力で静水圧プレ
スを施した。次に、実施例１と同様な方法でバインダー
を飛散除去させた後、第２表に示す条件で焼成し、更に
研削加工する事により内径35mm、外径105mm、長さ102mm
の圧力波式過給機用セラミックローターを得た。研削加
工したセラミックローターを目視観察によりクラックの
発生の有無を調べたところ、静水圧プレスを施していな
いセラミックローターよりクラックの発生率が低い事が
わかった。目視検査に合格したローターのハブ部８より
3mm×4mm×40mmの試験片を切り出し材料特性を測定した
結果、第２表に示すように、静水圧プレスを施していな
いセラミックローターよりも開気孔率、見掛密度、四点
曲げ強度の特性が優れている事がわかった。
また、目視検査に合格したローターと同一ロットのロー
ターを空気中800℃で酸化耐久試験を行なった結果、変
色の程度も微々たるもので変形やクラック等はなく良好
であった。本発明により得たローターと同一ロットのセ
ラミックローターを圧力波式過給機に組み込み、性能を
試験した結果、全てベルト駆動を必要とせずに排ガスの
エネルギーで回転することが判り、金属製のローターよ
り優れた性能であった。
ターを空気中800℃で酸化耐久試験を行なった結果、変
色の程度も微々たるもので変形やクラック等はなく良好
であった。本発明により得たローターと同一ロットのセ
ラミックローターを圧力波式過給機に組み込み、性能を
試験した結果、全てベルト駆動を必要とせずに排ガスの
エネルギーで回転することが判り、金属製のローターよ
り優れた性能であった。
以上のことから、本発明のセラミックローターのみが圧
力波式過給機用セラミックローターとして適することが
判明した。
力波式過給機用セラミックローターとして適することが
判明した。
（実施例８） 実施例１と同様の方法により窒化珪素焼結体を製造し、
これを切り出して3.5mm×4.5mm×45mmサイズの試験片を
得、これを750℃で18時間空気中で熱処理して、開気孔
率と酸化増量の関係を調べた。これを第７図（ａ）に示
す。また、４点曲げ試験法（外スパン40mm、内スパン20
mm）により、100MPaの応力を加え、750℃で18時間空気
中で熱処理して、開気孔率とクリープ変形量の関係を求
めた。これを第７図（ｂ）に示す。
これを切り出して3.5mm×4.5mm×45mmサイズの試験片を
得、これを750℃で18時間空気中で熱処理して、開気孔
率と酸化増量の関係を調べた。これを第７図（ａ）に示
す。また、４点曲げ試験法（外スパン40mm、内スパン20
mm）により、100MPaの応力を加え、750℃で18時間空気
中で熱処理して、開気孔率とクリープ変形量の関係を求
めた。これを第７図（ｂ）に示す。
第７図（ａ）、（ｂ）から明らかなように、酸化増量、
クリープ変形量はともに開気孔率の増加に従い急激に増
加した。クレープ変形量が0.2％に達する開気孔率が3.0
％であること、開気孔率4.5％の材料ではクリープ変形
量が0.5％にも達し、本材料は800℃の酸化耐久試験でロ
ーターに酸化による変形とクラックが発生したこと、開
気孔率が3.0％以上になると酸化増量やクリープ変形量
が急に増大することがわかる。このことは、開気孔を通
して窒化珪素材料の酸化は進行し、酸化では粒界が酸化
され、その結果、応力腐食割れが起こると考察される。
クリープ変形量はともに開気孔率の増加に従い急激に増
加した。クレープ変形量が0.2％に達する開気孔率が3.0
％であること、開気孔率4.5％の材料ではクリープ変形
量が0.5％にも達し、本材料は800℃の酸化耐久試験でロ
ーターに酸化による変形とクラックが発生したこと、開
気孔率が3.0％以上になると酸化増量やクリープ変形量
が急に増大することがわかる。このことは、開気孔を通
して窒化珪素材料の酸化は進行し、酸化では粒界が酸化
され、その結果、応力腐食割れが起こると考察される。
（実施例９） 実施例１と同様の方法により窒化珪素焼結体を製造し、
これを切り出して3.5mm×4.5mm×45mmサイズの試験片を
得、窒化珪素粉末原料の平均粒子径と成形乾燥歩留およ
び室温四点曲げ強度との関係を求めた。これを第８図
（ａ）（ｂ）に示す。
これを切り出して3.5mm×4.5mm×45mmサイズの試験片を
得、窒化珪素粉末原料の平均粒子径と成形乾燥歩留およ
び室温四点曲げ強度との関係を求めた。これを第８図
（ａ）（ｂ）に示す。
第８図（ａ）（ｂ）からわかるように、平均粒子径が10
μｍを超えると四点曲げ強度が30kg/mm2未満となり、一
方、平均粒子径が１μｍ未満では成形と乾燥が困難で、
ローラーを得ることができない。
μｍを超えると四点曲げ強度が30kg/mm2未満となり、一
方、平均粒子径が１μｍ未満では成形と乾燥が困難で、
ローラーを得ることができない。
［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明の圧力波式過給機用
排気ガス駆動セラミックローターによれば、従来のセラ
ミックローターにおいては具体的に何の提示もされてい
ない、良好な成形性、乾燥性を達成しつつ、低熱膨張
性、耐久性、高強度などの諸特性に優れた圧力波式過給
機用セラミックローターを提供することができ、ディー
ゼル自動車やガソリン自動車に用いられる圧力波式過給
機として広く使用され得るもので、産業上極めて有益な
ものである。
排気ガス駆動セラミックローターによれば、従来のセラ
ミックローターにおいては具体的に何の提示もされてい
ない、良好な成形性、乾燥性を達成しつつ、低熱膨張
性、耐久性、高強度などの諸特性に優れた圧力波式過給
機用セラミックローターを提供することができ、ディー
ゼル自動車やガソリン自動車に用いられる圧力波式過給
機として広く使用され得るもので、産業上極めて有益な
ものである。
第１図は本発明に係る圧力波式過給機用セラミックロー
ターの一実施例を示す概要斜視図、第２図は本発明方法
によって押出成形され次いで乾燥されたセラミックハニ
カム構造体の正面図、第３図は本発明のセラミックハニ
カム構造体を押出成形するための成形金型の押出成形す
る側からの正面図、第４図は第３図のＡ−Ａ′断面図、
第５図は第３図の金型を金型取付枠を用いて成形機のシ
リンダーに取付けた構造を示す断面図、第６図は本発明
の他の実施例により押出成形して得られるセラミックロ
ーターの平面図である。第７図は窒化珪素材料の開気孔
率と酸化増量との関係（第７図（ａ））および窒化珪素
材料の開気孔率とクリープ変形量との関係（第７図
（ｂ））を示すグラフである。第８図は窒化珪素粉末原
料の平均粒子径と成形乾燥歩留の関係（第８図（ａ））
および窒化珪素粉末原料の平均粒子径と室温四点曲げ強
度との関係（第８図（ｂ））を示すグラフである。 １……ハニカム構造体の押出成形金型、2,2a,2b,2c,2d,
2e……成形溝、3,3a,3b,3c,3d,3e……セラミック坏土供
給孔、４……成形機のシリンダー、５……金型取付枠、
６……ハニカム構造体、７……圧力波式過給機用セラミ
ックローター、８……ハブ部、９……貫通孔。
ターの一実施例を示す概要斜視図、第２図は本発明方法
によって押出成形され次いで乾燥されたセラミックハニ
カム構造体の正面図、第３図は本発明のセラミックハニ
カム構造体を押出成形するための成形金型の押出成形す
る側からの正面図、第４図は第３図のＡ−Ａ′断面図、
第５図は第３図の金型を金型取付枠を用いて成形機のシ
リンダーに取付けた構造を示す断面図、第６図は本発明
の他の実施例により押出成形して得られるセラミックロ
ーターの平面図である。第７図は窒化珪素材料の開気孔
率と酸化増量との関係（第７図（ａ））および窒化珪素
材料の開気孔率とクリープ変形量との関係（第７図
（ｂ））を示すグラフである。第８図は窒化珪素粉末原
料の平均粒子径と成形乾燥歩留の関係（第８図（ａ））
および窒化珪素粉末原料の平均粒子径と室温四点曲げ強
度との関係（第８図（ｂ））を示すグラフである。 １……ハニカム構造体の押出成形金型、2,2a,2b,2c,2d,
2e……成形溝、3,3a,3b,3c,3d,3e……セラミック坏土供
給孔、４……成形機のシリンダー、５……金型取付枠、
６……ハニカム構造体、７……圧力波式過給機用セラミ
ックローター、８……ハブ部、９……貫通孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−108410（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−136175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−111975（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−91057（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−5550 （ＪＰ，Ｂ２)
Claims (3)
- 【請求項１】平均粒子径１〜10μｍの窒化珪素粉末原料
または炭化珪素粉末原料を用いた窒化珪素材料または炭
化珪素材料からなるハニカム構造体であって、該ハニカ
ムの隔壁を構成する材料の見掛密度が2.9〜4.0g/cm3、
開気孔率が０〜3.0％、室温から800℃迄の熱膨張係数が
5.5×10-6/℃以下で、かつ四点曲げ強度が30kg/mm2以上
であることを特徴とする圧力波式過給機用排気ガス駆動
セラミックローター。 - 【請求項２】ハニカム構造体の貫通孔の配列が同芯３列
以上である特許請求の範囲第１項記載のセラミックロー
ター。 - 【請求項３】窒化珪素粉末原料または炭化珪素粉末原料
の平均粒子径を１〜10μｍにコントロールした窒化珪素
粉末原料または炭化珪素粉末原料からなる坏土を、押出
し成形金型の坏土供給孔を通じて複数の隔壁厚を有する
成形溝に押圧供給してハニカム構造体を押出し、乾燥
後、該ハニカム構造体に不浸透性被膜を被覆して1000kg
/cm2以上の圧力で静水圧プレスを施し、次いで仮焼、焼
成後研削加工することにより、ハニカムの隔壁を構成す
る材料の見掛密度が2.9〜4.0g/cm3、開気孔率が０〜3.0
％、室温から800℃迄の熱膨張係数を5.5×10-6/℃以下
で、かつ四点曲げ強度を30kg/mm2以上としたことを特徴
とする圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックロータ
ーの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078229A JPH0735730B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックローターとその製造方法 |
| US07/172,243 US4839214A (en) | 1987-03-31 | 1988-03-23 | Ceramic rotors for pressure wave superchargers and production thereof |
| DE8888302765T DE3860911D1 (de) | 1987-03-31 | 1988-03-29 | Keramische rotoren fuer druckwellenturbolader und deren herstellung. |
| EP88302765A EP0285362B1 (en) | 1987-03-31 | 1988-03-29 | Ceramic rotors for pressure wave type superchargers and production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078229A JPH0735730B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックローターとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63246414A JPS63246414A (ja) | 1988-10-13 |
| JPH0735730B2 true JPH0735730B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=13656215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62078229A Expired - Fee Related JPH0735730B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 圧力波式過給機用排気ガス駆動セラミックローターとその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4839214A (ja) |
| EP (1) | EP0285362B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0735730B2 (ja) |
| DE (1) | DE3860911D1 (ja) |
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| DE3906551A1 (de) * | 1989-03-02 | 1990-09-06 | Asea Brown Boveri | Gasdynamische druckwellenmaschine |
| DE3906554A1 (de) * | 1989-03-02 | 1990-09-06 | Asea Brown Boveri | Gasdynamische druckwellenmaschine |
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| DE102005045015A1 (de) | 2005-09-21 | 2007-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Filterelement und Rußfilter mit verbesserter Thermoschockbeständigkeit |
| DE202006007876U1 (de) * | 2006-05-15 | 2007-09-20 | Bauer Technologies Gmbh | Optimierung von zellulären Strukturen, insbesondere für die Abgasreinigung von Verbrennungsaggregaten und andere Anwendungsbereiche |
| WO2010005983A2 (en) | 2008-07-07 | 2010-01-14 | Modumetal Llc | Property modulated materials and methods of making the same |
| EP2253853A1 (de) * | 2009-05-19 | 2010-11-24 | MEC Lasertec AG | Zellenrad und Verfahren zu seiner Herstellung |
| BRPI1010877B1 (pt) | 2009-06-08 | 2020-09-15 | Modumetal, Inc | Revestimento de multicamadas resistente à corrosão e método de eletrodeposição |
| CN105386103B (zh) | 2010-07-22 | 2018-07-31 | 莫杜美拓有限公司 | 纳米层压黄铜合金的材料及其电化学沉积方法 |
| CN105189828B (zh) | 2013-03-15 | 2018-05-15 | 莫杜美拓有限公司 | 具有高硬度的镍铬纳米层压涂层 |
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| CA2961507C (en) | 2014-09-18 | 2024-04-09 | Modumetal, Inc. | Methods of preparing articles by electrodeposition and additive manufacturing processes |
| CN107542705A (zh) * | 2016-06-23 | 2018-01-05 | 宁波泽泽环保科技有限公司 | 一种多进多出式压力交换器 |
| EA201990655A1 (ru) | 2016-09-08 | 2019-09-30 | Модьюметал, Инк. | Способы получения многослойных покрытий на заготовках и выполненные ими изделия |
| DE102016217734A1 (de) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Rotor mit Spulenanordnung und Wicklungsträger |
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| US11519093B2 (en) | 2018-04-27 | 2022-12-06 | Modumetal, Inc. | Apparatuses, systems, and methods for producing a plurality of articles with nanolaminated coatings using rotation |
| JP2018199616A (ja) * | 2018-07-13 | 2018-12-20 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体 |
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-
1987
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